从1856年到1862年的短短六年中，沈葆桢从知府（从四品）晋升到巡抚（从二品），其间还有两年离开了官场（1859年7月—1862年1月）。这段时间，他的升官之速疾如流星，其后就不再有如此迅速的提升。国家的危急和曾国藩（他在这一期间跃到高位）的庇护，都是起作用的因素。但是，他从地区人物变成全国性人物，全靠自己的努力。1856年1月，沈葆桢前往江西北部，到长江流域一个重要的府——九江就职。这是他初次出任地方官。但是府城九江从1853年1月起就在太平军手中，所以沈到达这个地区之后便决定前往九江南面30千米外的南康，到曾国藩的大本营和他议事。曾想起沈1854年10月关于军事策略的奏折，坚决劝沈参加他本人的参谋部。这时，曾特别需要沈的协助，因为曾正面临着极端严峻的军事形势。1854年收复武昌带的乐观情绪已经消散，太平军现在牢固地在南京建都。1855年年初，太平军曾四度占领汉口、汉阳，两度占领武昌，控制了长江流域的最重要地段。接二连三的败仗，使曾成了江西士绅、官吏们的笑柄，他们采取了异常的不合作态度。由于和邻省的交通被隔断，曾还遭受着军需供应不足之苦。同时，地方叛乱者从南面的广东、广西汹涌进攻，使形势更加恶化。曾的唯一供应线是江西东北部，从广信进入浙江。可以说曾国藩实际上是“南昌的囚徒”。于是，他的军事指挥便处于监察官的猛烈炮火之下。1856年1月，清廷对他发出申斥和查问。
沈葆桢在曾营的活动不得而知。由于他过去关于军事策略的议论得到过曾的赞许，他或许是一名军事顾问，大概不至于正式担任曾的个人助手（幕友）。毕竟他仍然是九江知府，列名政府的（而不是曾的）花名册之中。此外，由于府城九江仍在叛军之手，他期待着在别处的赴命。事实上，这一愿望很快就实现了。4月，广信府有了空缺。5月，沈即到这一新官署就任。
沈葆桢在曾的幕府服务，虽然时间短暂，但对他日后的事业影响极大。曾是这一时期的关键人物。他的地位和学问吸引了许多学者、策略家、军事指挥官，后来还有数学家和外国事务“专家”。随后，这其中的许多人成为有影响力的人物。为曾服务的过程使沈有了显赫的朋友圈，其中不少人在沈的日后事业中和他合作密切。这里略提几人，如郭嵩焘、郭昆焘、周开锡、李瀚章、李元度、周腾虎和夏燮。所有这些人并非于1856年上半年都在为曾服务，应当说，曾门下一班人的团结精神是影响沈日后事业的一个重要因素。
沈葆桢被任命为广信知府，这件事本身说明了他的重要性在增长。《大清缙绅全书》指出，广信知府是非常重要的职务。这个府由于处于要害位置，被列为“最要，冲繁疲难”。清廷对沈的唯一补偿是薪金较高，每年2800两。
任命的时间很不吉祥。1856年中期，曾国藩仍然被围困在江西北部，只剩下浙赣走廊这一条不甚安全的生命线，而广信就坐落在这条线上。所以，预计太平军很快就要夺取这一线的控制权。1856年1月，何桂清（浙江巡抚）和廉兆纶（江西学政和团练委员）曾经表示过对广信安全的担忧。这个府及其附近地区是如此重要，以致曾国藩在湘军中的左右手罗泽南受命撤离对武汉的包围来防卫它。但罗
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